汽車磁流變半主動懸架控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟飛速發(fā)展、高速公路網(wǎng)全面建設(shè)以及生活水平極大提高，汽車逐漸融入到人們工作生活之中，成為不可或缺的交通工具，人們對汽車的行駛平順性和安全性提出更高的要求。懸架是影響汽車性能的關(guān)鍵部件，采用能夠根據(jù)路面情況和車輛運行狀態(tài)進行實時控制的智能懸架是提高汽車的平順性和安全性的一條重要途徑。磁流變半主動懸架利用磁流變技術(shù)實現(xiàn)了阻尼實時控制，具有優(yōu)良的可控性、很寬的動態(tài)范圍、較高的響應(yīng)速度，很低的功耗，相對簡單的結(jié)構(gòu)，成為目前智能懸架領(lǐng)域

2、的研究熱點，受到全球汽車制造商的青睞。本文應(yīng)用理論分析、數(shù)值仿真和道路試驗的方法，對磁流變阻尼器的動態(tài)特性、汽車磁流變半主動懸架的動力學(xué)特性、半主動懸架控制策略以及控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)進行了研究。具體工作包括以下幾方面： (1)闡述了智能懸架研究的重要意義，回顧了智能懸架研究歷史和進展，綜述了磁流變液、磁流變阻尼器和汽車磁流變半主動懸架的研究現(xiàn)狀和存在的問題，針對汽車磁流變半主動懸架目前存在的問題提出了本文將要開展的主要工作。

3、 (2)應(yīng)用流體力學(xué)理論，根據(jù)Newton流體或Bingham流體的本構(gòu)方程，利用環(huán)形通道模型和平板模型推導(dǎo)出磁流變阻尼器的流變學(xué)方程和阻尼力計算公式，分析了阻尼器的示功特性和速度特性；按照國家標準和微型汽車的技術(shù)要求，利用MTS電液伺服測試系統(tǒng)對本文采用的磁流變阻尼器進行了示功特性、速度特性和溫度特性進行了測試；比較了理論阻尼力與試驗測試得出的阻尼力變化規(guī)律，分析了產(chǎn)生誤差的主要原因。 (3)闡述了汽車懸架系統(tǒng)的性能評價的

4、方法和指標，建立了隨機路面的不平度輸入模型和1/4車輛懸架動力學(xué)模型，推導(dǎo)出了簧載質(zhì)量振動加速度、懸架動撓度和輪胎動載荷相對于路面輸入的傳遞函數(shù)，并通過數(shù)值仿真研究了不同行駛速度和不同等級路面下長安微型面包車的懸架頻域響應(yīng)以及懸架參數(shù)對懸架傳遞特性的影響，以及脈沖輸入下被動懸架的時域響應(yīng)。 (4)建立了磁流變半主動懸架模型，闡述了天棚阻尼控制策略、模糊控制策略原理方法，提出了一種利用小波分解車身振動加速度信號，判斷當(dāng)前振動頻率組

5、成，從而確定阻尼力大小的控制策略-小波頻域控制策略，設(shè)計了用于汽車半主動懸架的天棚阻尼控制器、以簧載質(zhì)量絕對速度和簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量相對速度為輸入量的模糊控制器以及以簧載質(zhì)量垂直振動加速度為輸入量的小波頻域控制器，并利用Matlab軟件及相應(yīng)的工具箱建立了磁流變半主動懸架仿真系統(tǒng)，通過數(shù)值仿真分析了采用以上控制策略后磁流變半主動懸架在不同行駛速度和不同等級路面下的懸架頻域響應(yīng)，以及脈沖輸入下半主動懸架的時域響應(yīng)，最后根據(jù)控制效果對三種

6、控制策略進行了比較和評價。 (5)設(shè)計和實現(xiàn)了磁流變半主動懸架控制系統(tǒng)，包括基于DSP的控制器、抗混濾波器、硬件積分器、電流驅(qū)動器以及控制軟件等關(guān)鍵部件和技術(shù)，并且對試驗用車-“長安之星”微型面包車進行了半主動控制改裝。根據(jù)汽車平順性隨機輸入試驗要求，平順性測試和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)由B&K公司的平順性座墊、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集箱和筆記本計算機及分析軟件組成，選擇重慶市長濱路作為試驗道路，分別在30km/h、40km/h、50km/h的